[发明专利]一种井下涡流加热器

说明书

本发明公开了一种井下涡流加热器，包括壳体、连续螺旋腔、中心管、密封罩、动力线通道、电涡流线圈、绝缘层、单向阀。本发明利用电涡流效应间接加热流体，通过将电涡流效应、中心管和连续螺旋腔中液态钠的沸腾传热以及壳体中的连续螺旋通道相结合，可极大的提高井下流体的加热速率。加热器在井下的运行过程中，通过改变输入电流实现加热器出口的二级联动密封，能有效避免井下流体回流至加热器中。

技术领域

本发明涉及一种井下涡流加热器，尤其涉及油页岩、重油、稠油、油砂、天然气水合物等非常规能源领域。

背景技术

当前地下烃类资源的利用技术分为地表利用技术和原位转化技术。地表利用技术是目前相对成熟的地下烃类资源开发技术，但地表利用技术存在采矿成本高；大气及地下水污染大，用水量大；不适合深部烃类资源开采等缺点。原位转化技术是指对地下烃类矿层进行原位热处理，使地下烃类资源热解。原位转化技术具有不破坏地表，对环境无污染，适合深部烃类资源开发等优点。

原位转化加热方法有热传导、热对流、热辐射三种。热传导加热方法是将电阻加热器置于井眼中直接加热目标层，如美国专利US2548360描述了一种置于井眼粘性油中的电加热元件，该加热元件将粘性油加热并稀释，使油的粘度降低，从而将其泵至地表；专利CN1676870A描述了一种对流加热方法，该发明将高温蒸汽注入油页岩层，使干酪根裂解为页岩油气；美国专利US6023554描述了一种位于套管中的电加热元件，该加热元件通过热辐射加热套管，并通过套管加热填充在套管与地层之间的填料，进而加热油页岩层。

由于地下烃类资源的导热系数较低，单一的热传导和热辐射方式存在加热速度慢，效率低的问题，而上述对流加热技术中高温流体与油页岩层的接触面积大，对流换热面积大，能更快的加热油页岩层。中国专利：CN1676870A，其中的高温流体产生部位在地表，存在沿程热损失大，不适用深部油页岩开发的问题。

井下加热地下烃类矿层，不存在从地面到烃类矿层的热损失，提高了能量利用率。中国专利：CN106304446A，其中的井内流体电加热器出口仅单一的利用弹簧力作为单向阀的紧固力，弹簧在长期的高温工况下弹性衰减严重，存在不能达到密封效果的问题。将电涡流效应、中心管和连续螺旋腔中液态钠的沸腾传热和壳程连续螺旋通道相结合，不仅可以提高井下流体加热器的加热速率。同时通过改变电流，还能有效的提高加热器出口的密封性，防止井下流体回流腐蚀加热器内部结构。

发明内容

本发明的目的是提供一种井下涡流加热器，解决现有井下加热器加热速率低，流体压力损失大，加热器出口密封效果差等问题。

本发明包括壳体、连续螺旋腔、中心管、密封罩、动力线通道、电涡流线圈、绝缘层、线圈温度传感器和单向阀。

所述壳体上部设置有锥型内螺纹，用于与中心管连接，并起密封作用；锥型内螺纹下部设置有一台阶，用于放置垫圈，对壳体与中心管的连接处进行密封。所述壳体下部设置有锥型外螺纹，用于与单向阀连接；所述壳体下部设置有锥形孔，用于与上阀体配合密封加热器出口，防止井下流体回流。锥型外螺纹上部为加热器加热段，加热段的直径小于壳体上部直径，加热段壳体横截面呈类工字型。

所述连续螺旋腔由多个连续螺旋腔单体焊接而成，连续螺旋腔单体由两个连续螺旋折流板单体和一定宽度的螺旋板焊接而成，连续螺旋腔单体可提高连续螺旋腔的制造精度，降低大长度连续螺旋腔的加工难度。

中心管上部设置有内螺纹，用于外接下井工具。中心管内螺纹下部设置有一凸台，凸台外缘为锥型外螺纹，用于与壳体连接。在凸台下方均匀布置有四个注入孔，用于注入待加热的流体。中心管开有连续的螺旋槽，用于与连续螺旋腔连通。中心管下部在加热段设置有一凸台，凸台用于在加热流体时强化电涡流效应，以及线圈通入直流电时，强化中心管的磁性，提高中心管吸引上阀体的可靠性，进而提高单向阀的动作可靠性。

电涡流线圈缠绕在绝缘层外侧，放置在壳体和密封罩之间，电涡流线圈为耐高温励磁线圈。